package com.bwt.algorithm.dijkstra;

import java.util.Arrays;

public class DijkstraAlgorithm {
    public static void main(String[] args) {
        char[] vertex = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G'};

        // 邻接矩阵
        int[][] matrix = new int[vertex.length][vertex.length];
        final int N = 65535;// 表示不可以连接
        matrix[0] = new int[]{N, 5, 7, N, N, N, 2};
        matrix[1] = new int[]{5, N, N, 9, N, N, 3};
        matrix[2] = new int[]{7, N, N, N, 8, N, N};
        matrix[3] = new int[]{N, 9, N, N, N, 4, N};
        matrix[4] = new int[]{N, N, 8, N, N, 5, 4};
        matrix[5] = new int[]{N, N, N, 4, 5, N, 6};
        matrix[6] = new int[]{2, 3, N, N, 4, 6, N};

        // 创建 Graph对象
        Graph graph = new Graph(vertex, matrix);
        // 测试图的邻接矩阵
        graph.showGraph();

        //测试
        graph.dsj(2);
        /*A(7) B(12) C(0) D(17) E(8) F(13) G(9) */
        graph.showDijkstra();

    }

}

class Graph {
    private char[] vertex;//顶点数组
    private int[][] matrix;//邻接矩阵
    private VisitedVertex vv; // 已经访问的顶点的集合

    public Graph(char[] vertex, int[][] matrix) {
        this.vertex = vertex;
        this.matrix = matrix;
    }

    public void showGraph() {
        for (int[] link : matrix) {
            System.out.println(Arrays.toString(link));
        }
    }


    /**
     * 迪杰斯特拉算法实现
     *
     * @param index 表示出发顶点对应的下标
     */
    public void dsj(int index) {
        vv = new VisitedVertex(vertex.length, index);
        update(index);//跟新index 到周围顶点的距离和前驱顶点

        for (int j = 1; j < vertex.length; j++) {
            index = vv.updateArr();//选择并返回新的访问顶点
            update(index); // 更新index 下标顶点的距离和周围顶点的前驱结点
        }
    }
    // 显示结果
    public void showDijkstra() {
        vv.show();
    }


    //更新index 下标顶点的距离和周围顶点的前驱结点
    private void update(int index) {
        int len = 0;
        //根据遍历我们邻接矩阵的 < matrix[index] 的行
        for (int j = 0; j < matrix[index].length; j++) {
            //len 含义是: 出发顶点到index顶点的距离 + 从index顶点到j顶点的距离的和
            len = vv.getDis(index) + matrix[index][j];
            //如果j顶点没有被访问过, 并且 len 小于出发顶点到j顶点的距离,就需要更新
            //len 表示当前结点(包含上层结点路径的距离) 到j这个顶点的距离
            //vv.getDis(j) 表示另外一条路到j顶点的最短距离
            // 如果 j没有被访问 并且 vv.getDis(j) > len  就替换
            if (!vv.in(j) && vv.getDis(j) > len) {
                vv.updatePre(j, index); // 根据j顶点的前驱结点为index顶点
                vv.updateDis(j, len); //更新出发顶点到j顶点的距离
            }
        }
    }
}

// 已访问顶点集合
class VisitedVertex {
    // 记录各个顶点是否访问过 1表示访问过,0未访问,会动态更新
    public int[] already_arr;
    // 每个下标对应的值为前一个顶点下标, 会动态更新
    public int[] pre_visited;
    // 记录出发顶点到其他所有顶点的距离,比如G为出发顶点,就会记录G到其它顶点的距离,会动态更新,求的最短距离就会存放到dis
    public int[] dis;

    /**
     * @param length 表示顶点的个数
     * @param index  出发顶点对应的下标, 比如G顶点,下标就是6
     */
    public VisitedVertex(int length, int index) {
        this.already_arr = new int[length];
        this.pre_visited = new int[length];
        this.dis = new int[length];
        // 初始化 dis数组
        Arrays.fill(dis, 65535);
        this.already_arr[index] = 1; // 设置出发顶点被访问过
        this.dis[index] = 0;// 设置出发顶点的访问距离为0
    }

    /**
     * @param index
     * @return 如果访问过, 就返回true, 否则访问false
     * @Description 判断index顶点是否被访问过
     */
    public boolean in(int index) {
        return already_arr[index] == 1;
    }

    //更新出发顶点到index顶点的距离
    public void updateDis(int index, int len) {
        dis[index] = len;
    }

    //更新pre这个顶点的前驱顶点为index顶点
    public void updatePre(int pre, int index) {
        pre_visited[pre] = index;
    }

    //返回出发顶点到index顶点的距离
    public int getDis(int index) {
        return dis[index];
    }

    //继续选择并返回新的访问顶点,比如这里的G完后,就是 A点作为新的访问顶点(注意不是出发顶点)
    public int updateArr() {
        int min = 65535, index = 0;
        for (int i = 0; i < already_arr.length; i++) {
            if (already_arr[i] == 0 && dis[i] < min) {
                min = dis[i];
                index = i;
            }
        }
        // 更新 index 顶点被访问过
        already_arr[index] = 1;
        return index;
    }

    // 显示最后的结果:即将三个数组的情况输出
    public void show() {
        System.out.println("++++++++++++++++++++++");
        // 输出already_arr
        for (int i : already_arr) {
            System.out.print(i + " ");
        }
        System.out.println();
        // 输出pre_visited
        for (int i : pre_visited) {
            System.out.print(i + " ");
        }
        System.out.println();
        // 输出dis
        for (int i : dis) {
            System.out.print(i + " ");
        }
        System.out.println();
        // 为了美观最后的最短距离,处理
        char[] vertex = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G'};
        int count = 0;
        for (int i : dis) {
            if (i != 65535) {
                System.out.print(vertex[count] + "(" + i + ") ");
            } else {
                System.out.println("N ");
            }
            count++;
        }
        System.out.println();
    }

}